(57)【要約】【課題】自動操作型の車両クラッチを高まる過負荷から保護すること。【解決手段】車両の走行状況を確定し、クラッチへ導入されるエネルギーを連続的に確定し、確定した走行状況と導入されるエネルギーに依存して、車両マネージメントシステムへの所期の介入制御により過負荷状態を回避または低減させるようにする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
過負荷に対する自動操作型車両クラッチの保護方法において、
車両の走行状況を確定するステップと、
クラッチへ導入されるエネルギーを連続的に確定するステップと、
確定した走行状況と導入されるエネルギーに依存して、車両マネージメントシステムへの所期の介入制御により過負荷状態を回避または低減させるようにしたステップとを有することとを特徴とする方法。
【請求項２】
走行状況の確定のために、少なくともクリープ、発進、走行などの複数の状況間で区別がなされ、この確定が引き続き連続的に若しくは断続的に実施される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
発進走行の状況のもとで、停止車両のもとでの発進過程と非停止車両のもとでの発進過程の間で区別がなされ、その際に投入されている変速段も確定される、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
クラッチ内に導入されるエネルギーが以下の式、
ＥＲｅｉｂ＝∫ＰＲｅｉｂ（ｔ）ｄｔ
に従って、各時点でクラッチ内に導入された摩擦力の、時間に関する積分によって確定される、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
クラッチ内に導入されるエネルギーの確定のために、摩擦モーメントが測定されるか、若しくはクラッチ特性曲線に基づいて求められ、あるいはエンジン回転数、エンジントルク、慣性質量体のトルク値に基づいて確定される、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
クラッチ内に導入されるエネルギー若しくは推定されるエネルギ導入の所定の閾値に依存して、車両マネージメントシステムへの種々異なる所期の介入制御が実行され、前記閾値は、予め定められているか若しくはクラッチの瞬時の温度に依存して求められる、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
車両マネージメントシステムへの介入制御は、車両クラッチのスリップ条件における推定持続時間の予め定められた閾値に依存して実施される、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
車両マネージメントシステムへの介入制御は、車両速度の予め定められた閾値に依存して実施される、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
車両マネージメントシステムへの介入制御の実施前に、光学的及び/又は音響的及び/又は感覚的信号が送出される、請求項１から８いずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
車両マネージメントシステムへの介入制御の実施前に、予め定められた持続時間の待機がなされ、該待機期間中は介入制御に対する条件の有無がさらに検査される、請求項１から９いずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過負荷に対する自動操作型車両クラッチの保護方法に関している。
【背景技術】
【０００２】
この種の自動操作型クラッチは、種々異なる変速機を備えた車両に用いることが可能である。この場合の変速機の違いは、自動化の程度のみでなく、構造形式にもかかわっている。そのためここでの変速機とは、例えば自動化されたマニュアルトランスミッション、トルク切れのない変速機、パラレルシフトミッション若しくは、変速比が無段階に変更可能な変速機などであり得る。そのような変速機では、摩擦クラッチの形態のクラッチがごく一般的に２つの機能を発揮する。すなわち１つは発進要素としての作用であり、もう１つは切換え要素としての作用である。
【０００３】
発進の際にも、シフトチェンジ後のエンジンとドライブトレーンの間のトルク伝達接続の再形成の際にも、クラッチを介してクラッチトルクが摩擦クラッチの入力側と出力側の間で差分回転数のもとに伝達される。その際には、クラッチトルクと差分角速度の積として強制的な摩擦力がクラッチ摩擦面に働き、これは摩擦面並びにクラッチ全体の温度上昇につながる。
【０００４】
クラッチ摩擦面の摩耗は、そのように導入されるエネルギーと温度に依存している。それに対しては摩擦面の所定の摩耗の他にも二次的な影響が摩擦面の機械的変形や摩擦面の摩擦値の変化の形態で重なり得る。そのため例えば摩擦部材の摩擦値の低下のもとでは、スリップフェーズの延長に結び付き、それに伴って導入されるエネルギーの増加にもつながる。
【０００５】
それ故に特に乾式クラッチの場合には、クラッチへのエネルギー導入が過度に高くならないように抑えることには意味がある。
【０００６】
自動操作されるクラッチを備えた車両の場合には、クラッチの直接操作がドライバの影響下から取り上げられているにもかかわらず、ドライバは自身の走行スタイルのくせを介してクラッチ摩耗特性への影響は引き継いでいる。
【０００７】
そのため例えば、傾斜路ないし勾配路（坂道）において、ドライバが気付くか気付かない程度の車両のクリープ現象、あるいは傾斜路における遅れ気味の発進過程は、クラッチへのエネルギー導入の高まりにも結び付いている。また傾斜路におけるアクセルペダルによる車両の停止維持状態もクラッチへのエネルギー導入の高まりにつながる。このようなケースは、ドライバが発進の際にハンドブレーキ解除を忘れていた場合にも当て嵌まる。
【０００８】
そのような車両ドライバーに起因するクラッチへのエネルギー導入の増加の原因の他にも、自動化された摩擦クラッチの操作のためのシステムにおけるエラーによっても過度なエネルギーの導入が起こり得る。例えばクラッチ操作のための油圧区間の狂い、例えば漏れなどによっても起こり得る。これまでに述べてきた事例は、摩擦クラッチへの高まるエネルギー導入の形態で増加する過負荷に対する原因の単なる例示にすぎない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、自動操作型の車両クラッチを高まる過負荷から保護することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題は本発明により、車両の走行状況を確定するステップと、クラッチへ導入されるエネルギーを連続的に確定するステップと、確定した走行状況と導入されるエネルギーに依存して、車両マネージメントシステムへの所期の介入制御により過負荷状態を回避または低減させるようにしたステップとを有することで解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ここでの走行状況の確定とは、本発明の枠内では、既存の若しくは導入される車両パラメータに基づいて車両の走行状況の識別あるいは変化を識別するための走行状況の監視と理解されたい。そのため確定されたクラッチへのエネルギー導入に基づいて、クラッチの過負荷を回避若しくは低減するための車両マネージメントシステムへの介入制御手段の選択が実施できる。
【００１２】
そのため例えば車両の走行状況の識別の枠内では、走行状況の分類や確定された走行状況の監視が実施される。
【００１３】
この関係において本発明によれば例えば、少なくとも、クリープ状態、発進状態、走行状態の間で走行状況の確定のための区別がなされ、さらにこれらの確定が十分に連続的に実施されるか若しくは所定の時間間隔で断続される。
【００１４】
自動操作されるクラッチへのエネルギーの導入に関して大きく係わっているのは、発進過程の間若しくはクリープ走行の間のスリップ状態である。そのため本発明による方法の別の有利な実施例によれば、発進に関する走行状況のもとで、停止している車両のもとでの発進過程と、停止していない車両のもとでの発進過程の間で区別がなされる。この場合ここではさらに投入されている変速段も検出される。それにより例えば停止している車両のもとでの発進過程の際に、投入されている変速段に関するさらなる細分化が行われてもよい。具体的には変速機が第１の変速段若しくは第２の変速段に入っているのか、あるいはその他の変速段（例えばリバース段）に入っているのかが細分化によって検出されてもよい。また傾斜路における発進過程の際に、摩擦クラッチへの高まるエネルギー導入を待機させた後で、既存の車両パラメータに基づいて、例えばスロットル弁角度やアクセルペダル位置の評価、あるいは傾斜センサ信号の評価に基づいて車両の走行状況の識別を実施してもよい。
【００１５】
本発明による別の実施例によれば、クラッチへ導入されるエネルギーが以下の式、
ＥＲｅｉｂ ＝∫ＰＲｅｉｂ(ｔ)ｄｔ
に従って、各時点でクラッチへ導入された摩擦力の時間に関する積分として定められる。
【００１６】
それにより各時点と各走行状況においてクラッチへのエネルギー導入が明かとなる。
【００１７】
この場合そのつどの瞬時の摩擦力は、クラッチにおける瞬時のスリップ回転数ｎＳｃｈｌｕｐｆとクラッチにおける瞬時の摩擦トルクＭＲの積であり、そのため摩擦力は以下の式、
ＰＲｅｉｂ＝ＭＲωＳｃｈｌｕｐｆ＝ＭＲ２πｎＳｃｈｌｕｐｆ
から得られる。
【００１８】
導入されるエネルギーの確定に係わる摩擦トルクはこの場合、本発明を継続することによって測定されてもよいし、クラッチ特性曲線に基づいて求められてもよいし、既存のパラメータ、例えばエンジン回転数、エンジントルク、エンジンやクラッチフライホイールの慣性モーメントに基づいて定められてもよい。
【００１９】
それにより例えば、本発明による方法の実施形態によれば、以下の式
【００２０】
【数１】
2006017306.tif 000002
に従って摩擦トルクが求められる。この場合摩擦トルクＭＲの計算に必要なデータ、詳細にはエンジン回転数ｎＭｏｔ、エンジントルクＭＭｏｔは、車両に既存のバスシステム、例えばＣＡＮバスを介して伝送され、エンジンやフライホイールの完成モーメントＪＭｏｔは既知である。
【００２１】
各観察時点の摩擦トルクが明らかになった後では、クラッチへ導入されるエネルギが各観察時点毎に確定される。
【００２２】
ここにおいて本発明によれば、クラッチに導入されるエネルギーあるいは推定されるクラッチへのエネルギ導入の閾値に依存して、車両マネージメントシステムへの種々異なる所期の介入制御が行われる。この場合これらの閾値は予め定められていてもよいし、クラッチの現下の温度（瞬時の温度）に依存して求められてもよい。
【００２３】
それにより、確定された走行状況に依存して推定されるエネルギ導入に応じて、あるいは確定され摩擦クラッチへ実際に導入されるエネルギーに応じて、車両マネージメントシステムへの種々異なる介入制御が行われてもよい。その際には、それらの閾値を、確定された走行状況に依存して定めてもよいし、あるいはクラッチの瞬時の温度に依存して求めてもよい。そのため閾値の確定には、クラッチの目下の負荷状況が関与し得る。このようにして車両マネージメントシステムへの様々な介入制御は、求められたエネルギー導入閾値に依存して行われる。
【００２４】
例えば確定若しくは推定されたクラッチへのエネルギー導入が、例えば２５０℃までのクラッチ温度に結び付く限りは、通常のクラッチの負荷状況に基づいていることとなる。そのためこれに所属するエネルギー導入閾値までは、車両マネージメントシステムへの介入制御は何も実施されない。許容可能なエネルギー導入閾値（この閾値への到達時点から車両マネージメントシステムへの所期の介入制御が開始される）は、クラッチ温度の上昇に伴って低減する。
【００２５】
確定若しくは推定されたエネルギー導入から、２５０〜３５０℃のクラッチ温度が推論される場合には、本発明により、快適性が若干制限されることになる車両マネージメントシステムへの介入制御が実施される（例えば二速段での発進過程）。
【００２６】
確定若しくは推定されたエネルギー導入が例えば３５０℃以上のクラッチ温度に結び付く場合には、快適性の弱まるさらなる車両マネージメントシステムへの介入制御、例えばエンジンから供給されるエンジントルクの低減などが実施され得る。
【００２７】
本発明のさらに別の実施例によれば、車両マネージメントシステムへの介入制御が、車両クラッチのスリップ条件に関する推定持続時間の予め定められた閾値に依存して実施される。それにより指定されるエネルギー導入が、推定されるクラッチのスリップ状態の持続時間に依存して確定され得る。
【００２８】
車両マネージメントシステムへの所期の介入制御の選択は、監視され確定された車両の走行状況に依存して実施されるので、本発明によれば、そのつどの介入制御が車両速度の予め定められた閾値に依存して実施され、場合によって生じ得る、安全性の限界に係わるような車両マネージメントシステムへの介入制御が回避される。
【００２９】
本発明の方法によれば、例えば車両が傾斜路におけるクリープ走行過程の状況にあり、かつ車両速度の評価からその時の速度がほぼ０であってさらにエネルギー導入閾値を上回っていることが確定された場合には、クラッチを保護する介入制御が車両マネージメントシステムにおいて必要である。しかしながらこのような状況においてはクラッチを開放すること自体は車両の逆方向への後戻りにつながるので安全上の理由から実施することができないし、クラッチを接続させることもまだできない。なぜなら車両が動き出してしまうからである。このことはドライバの意思に相応していない可能性もある。そのため本発明によれば、車両マネージメントシステムへの介入制御が次のようにされる。すなわち車両ドライバへの音響的及び/又は光学的及び/又は感触的示唆表示が行われる。つまり例えば車両のディスプレイにおけるビジュアル的な警告の表示や、音響的警報の送出、あるいはドライバへの感触的警報として例えばクラッチの相応の操作によって意図的に引き起される車両ショックの形態でなされる。
【００３０】
本発明のさらに別の構成例によれば、車両マネージメントシステムへの介入制御の実施前に、予め定められた期間だけの待機がなされる。この期間中は、介入制御に対する条件の有無がさらに検査される。この期間中に例えば相応の音響的及び/又光学的及び/又は感触的な警告示唆が車両のドライバに送出される。これらの警告は、その後に続く車両マネージメントシステムへの介入制御が誤機能ではなくてクラッチを保護するための機能であることを知らせるものである。ここにおいてこのような事前警告期間の間に、クラッチの過負荷状況の有無のさらなる検査が、例えば車両ドライバーの事前警告表示への相応のリアクションに基づいて行われる。本発明によれば、過負荷状況がもはや存在しなくなった場合には、過負荷状況で要される車両マネージメントシステムへの介入制御がもはや実施されなくなるか、その重みに関して快適性が僅かに減じられる手段、例えば二速発進などによって車両の発進を短時間だけ阻止するような車両マネージメントシステムへの介入制御が続けられる。この場合は、さらに一速での車両発進によって、クラッチへのエネルギー導入を僅かにさせることができる。
【００３１】
それ故に本発明によれば、エネルギー導入閾値に依存して車両マネージメントシステムへの種々異なる介入制御が、クラッチの負荷の低減を可能にする手段の形態で開始される。例えば確定された走行状況に応じて講じられるそのような手段とは、以下のテーブルに表されている。
【００３２】
【表１】
2006017306.tif 000003
【００３３】
このテーブルは、車両マネージメントシステムへの所期の介入制御の一例を示したものであり、例えば“（坂道での）傾斜に対するクリープ状況”の識別の後では、このクリープ過程が既に所定のエネルギー導入閾値を上回りかねない場合には、例えば光学的な示唆表示を行って車両のクラッチが過負荷状態であることを知らせる警告がドライバに送出される。
【００３４】
テーブルに表されている第２例としての“車両停止のもとでの傾斜に対するクリープ状況”では、車両マネージメントシステムへの効果的な介入は、クリープ機能の非活動化、クラッチのさらなる熱的負荷を避けるためのクラッチ開放、（車両の後戻りを阻止する）同時的なブレーキ介入制御の開始からなっている。これらの例では、車両マネージメントシステムへの所期の介入制御が複数の単独制御のシーケンスからなっていてもよいことが表されている。
【００３５】
走行状況の確定の枠内で、車両が傾斜路におけるクリープ過程に入っていることとその時の車両速度が既に歩行速度よりも速いことが確定された場合に、クラッチのさらなる熱的負荷を回避するための所期の介入制御は、クラッチを完全に接続させることである。
【００３６】
本発明によれば、車両が傾斜路において車両のアクセルペダルないしガスペダルの操作を介して停止し、クラッチへのエネルギー導入が所定の閾値を既に上回るかいまにも上回りそうな時には、ドライバーへの相応の示唆表示の後でクラッチが閉成される。このクラッチの接続前に送出されるドライバ警告は、できるだけドライバーに次のような行動変化を促すもの、すなわちアクセルペダルをこれ以上操作させないようにするものが望ましい。それによってエンジンから出力されるトルクが低減され、それに伴ってクラッチへのエネルギー導入も低減する。これにより、クラッチ接続によるクラッチの保護がそれ以上実行されなくてよくなる。なぜなら確定された走行状況がまだ続いているかどうかを監視する枠内で、この状況がもはや続いてないことが検出されるからである。但しここにおいて“車両停止のもとでの傾斜に対するクリープ状況”に入ったことが確定されると、前述したような車両マネージメントシステムへの所期の介入制御が実行される。
【００３７】
本発明による方法の枠内で例えば既存の車両パラメータの評価に基づいて、車両が発進過程に入り、その目的のためにドライバが車両を停止状態から相応に早く加速させるべくアクセルペダルを強く踏み込んでいる状態が確定された場合には、このことは既に過熱されているクラッチのもとでクラッチへのエネルギー導入を高めることになり、走行状況に依存したエネルギー導入閾値を越えるものとなる。そしてクラッチが接続される。このことは、安全性を脅かす状況を引き起すことなくアクセルペダル角度の評価と相応のドライバー意思の確定に基づけば可能である。
【００３８】
本発明によって行われる車両の走行状況の確定によって、車両のフットブレーキ及び/又はハンドブレーキに抗する発進過程（ストール）が生じている場合には、このことはさらに検出される車両パラメータに依存して車両マネージメントシステムへの種々異なる所期の介入制御、例えばクラッチの開放につなげられる。このことはいずれにせよ操作されている車両ブレーキによって安全性を脅かすような状況にはならず、例えばエンジンがエンジンマネージメントシステムへの介入制御を用いて停止若しくはストールされる。これらはドライバーへの相応の示唆表示と共に行ってもよい。またエンジンを停止させるための可能な代替手段として、エンジンから出力される駆動トルクを低減させる、エンジンマネージメントシステムへの介入制御のみを実施してもよい。
【００３９】
本発明の方法によれば、車両の走行状況の確定の枠内で“変速段による走行”が検出され、さらにスリップ回転数の上昇が検出された場合には、クラッチが誤ったトルク追従制御のもとでスリップ状態にあることが推論され、クラッチを引き続き閉成させるクラッチ制御を示唆する形態の車両マネージメントシステムへの介入が行われる。
【実施例】
【００４０】
次に本発明を実施例に基づいて以下の明細書で詳細に説明する。
【００４１】
エネルギー導入閾値は、例えば車両重量やエンジン最大トルク等のパラメータや、さらなる別のパラメータ、例えば勾配率や発進回転数の上昇などに依存している。例えば、最大トルクが２００Ｎｍで車両重量が１３００ｋｇの車両を観察するならば、毎分約２０００回転での発進回転数による全負荷発進での推定される導入エネルギーは約２５ｋＪのレベルである。しかしながらこの値はその他の走行状況、例えば約２０％の勾配と最大積載状態での発進においては、１００ｋＪ以上の値になり得る。既に前述したように、エネルギー導入閾値は、算出若しくは測定されたクラッチ温度に依存して定められてもよい。ここにおいて前述の例のもとで、車両の発進が約２５０℃のクラッチ温度のもとで行われるレベルにおいては、６０ｋＪまでの導入エネルギーが推定される。従って本発明の方法によれば、まだ臨界状態に至らないクラッチの負荷領域が確定され、従って負荷を低減する所期のエンジンマネージメントシステムへの介入制御は中断されたまま維持される。このようなエネルギー導入閾値は、検出もしくは算出されたクラッチ温度の増加と共に低減される。そのため約３５０℃までのクラッチ温度のもとでのエネルギー導入閾値は約２５ｋＪまで低減される。それを上回るとクラッチの負荷を低減するために車両のマネージメントシステムへの所期の介入制御が実行される。検出若しくは算出されたクラッチ温度が３５０℃を上回る値になると、エネルギー導入閾値はさらに低減され、例えば１５ｋＪの値にされ、それを上回った場合には、再び車両マネージメントシステムへの所期の介入制御、例えば出力される被駆動トルクの低減や、スリップ条件を解消するためのクラッチ接続などの介入制御が実施される。
【００４２】
このようにして本発明によれば、自動操作される車両クラッチを過負荷から保護するための方法が得られる。様々な走行状況、例えばクリープ状況、発進過程、車両のフットブレーキやハンドブレーキが操作されたままの発進過程、車両の走行状況、シフトチェンジ過程などの走行状況の確定をベースにして、そのつどの走行状況の車両信号及びそのつどのクラッチへのエネルギー導入に基づいて、車両マネージメントシステムへの相応する所期の介入制御が、クラッチの過負荷状態の回避もしくは低減のために開始される。
【００４３】
なお本発明のさらなる特徴に関しては従属請求項に記載されている。